المجموعة الكلاسيكية

في الرياضيات ، تُعرف الزمر الكلاسيكية بأنها زمر المصفوفات الناشئة عن فضاءات المتجهات ذات الأبعاد المحدودة، وعن الأشكال الثنائية الخطية ، والثلاثية الخطية ، والتربيعية ، والهرميتية غير المنحلة . وفي السياق التقليدي لزمر لي ، يشمل ذلك الزمر الخطية العامة ، والخطية الخاصة ، والمتعامدة ، والوحدوية ، والتماثلية الحقيقية ، والمركبة ، والرباعية ، بالإضافة إلى نظائرها غير المحددة . [ 1 ] [ 2 ]

في لغة الزمر الجبرية الخطية ، الزمر الكلاسيكية المتصلة هي الزمر الاختزالية المتصلة من نوع دينكينأن{\displaystyle A_{n}}،بن{\displaystyle B_{n}}،جن{\displaystyle C_{n}}، ودن{\displaystyle D_{n}}، بالإضافة إلى أشكالها على الحقول العشوائية . [ 3 ] [ 4 ] علىR{\displaystyle \mathbb {R} }وج{\displaystyle \mathbb {C} }وهذا يستعيد زمر لي الكلاسيكية المألوفة، بينما نحصل على الزمر الكلاسيكية المنتهية على الحقول المنتهية . [ 5 ] [ 6 ]

يعود أصل المصطلح إلى كتاب هيرمان فايل " المجموعات الكلاسيكية ". [ 7 ] من بين مجموعات لي البسيطة ، تُعتبر المجموعات الكلاسيكية نقيضًا لمجموعات لي الاستثنائية ، G2 ، F4 ، E6 ، E7 ، E8 ، التي تشترك معها في خصائصها المجردة، ولكن ليس في شيوعها. [ 8 ]

تبدأ هذه المقالة بمجموعات لي الكلاسيكية علىR{\displaystyle \mathbb {R} }،ج{\displaystyle \mathbb {C} }، وح{\displaystyle \mathbb {H} }ثم يناقش لاحقاً الصيغة الأكثر عمومية على الحقول العشوائية.

ملخص

يُستخدم مصطلح " المجموعة الكلاسيكية" في الأدبيات العلمية استخدامين متقاربين. ففي الأدبيات القديمة المتعلقة بمجموعات المصفوفات، تُعرَّف المجموعات الكلاسيكية بأنها المجموعات الخطية علىR{\displaystyle \mathbb {R} }،ج{\displaystyle \mathbb {C} }، وح{\displaystyle \mathbb {H} }إلى جانب المجموعات التي تحافظ على الأشكال غير المنحلة على تلك الفضاءات. في النظرية الحديثة للمجموعات الجبرية، تشير العبارة عادةً إلى مجموعات الأنواعأ{\displaystyle A}،ب{\displaystyle B}،ج{\displaystyle C}، ود{\displaystyle D}وأشكالها على الحقول العامة. [ 9 ] [ 10 ]

لأغراض هذه المقالة، فإن العائلات الرئيسية هي:

  • المجموعات الخطيةجيL(V){\displaystyle \mathrm {GL} (V)}وSL(V){\displaystyle \mathrm {SL} (V)}؛
  • المجموعات المتعامدة المرتبطة بأشكال تربيعية غير متدهورة أو أشكال ثنائية الخطية متناظرة ؛
  • المجموعات التبسيطية المرتبطة بالأشكال المتناوبة غير المنحلة ؛
  • المجموعات الوحدوية المرتبطة بالأشكال الهرميتية غير المنحلة بالنسبة إلى الانقلاب. [ 11 ] [ 12 ]

زيادةج{\displaystyle \mathbb {C} }، مجموعات لي الكلاسيكية البسيطة المتصلة هي عائلات الأنواعأن{\displaystyle A_{n}}،بن{\displaystyle B_{n}}،جن{\displaystyle C_{n}}، ودن{\displaystyle D_{n}}صيغها الحقيقية المختصرة هيSيو(ن){\displaystyle \mathrm {SU} (n)}،Sيا(ن){\displaystyle \mathrm {SO} (n)}، وSص(ن){\displaystyle \mathrm {Sp} (n)}[ 13 ]

تُعرض المجموعات الكلاسيكية القياسية الحقيقية والمركبة والرباعية في الجدول التالي:

اسم مجموعة مجال الشكل محفوظ أكبر مجموعة فرعية مضغوطةجبر لينظام الجذور
خطي خاص SL(ن،R){\displaystyle \mathrm {SL} (n,\mathbb {R} )}R{\displaystyle \mathbb {R} }Sيا(ن){\displaystyle \mathrm {SO} (n)}sلن(R){\displaystyle {\mathfrak {sl}}_{n}(\mathbb {R} )}أن-1{\displaystyle A_{n-1}}
الخطية الخاصة المعقدة SL(ن،ج){\displaystyle \mathrm {SL} (n,\mathbb {C} )}ج{\displaystyle \mathbb {C} }Sيو(ن){\displaystyle \mathrm {SU} (n)}sلن(ج){\displaystyle {\mathfrak {sl}}_{n}(\mathbb {C} )}أن-1{\displaystyle A_{n-1}}
الخطية الخاصة الرباعية SL(ن،ح)Sيو*(2ن){\displaystyle \mathrm {SL} (n,\mathbb {H} )\cong \mathrm {SU} ^{*}(2n)}ح{\displaystyle \mathbb {H} }Sص(ن){\displaystyle \mathrm {Sp} (n)}su*(2ن){\displaystyle {\mathfrak {su}}^{*}(2n)}أ2ن-1{\displaystyle A_{2n-1}}
(غير محدد) متعامد خاص Sيا(ص،q){\displaystyle \mathrm {SO} (p,q)}R{\displaystyle \mathbb {R} }ثنائي الخطية المتناظر S(يا(ص)×يا(q)){\displaystyle S(\mathrm {O} (p)\times \mathrm {O} (q))}so(ص،q){\displaystyle {\mathfrak {so}}(p,q)}بم{\displaystyle B_{m}}لوص+q=2م+1{\displaystyle p+q=2m+1}؛دم{\displaystyle D_{m}}لوص+q=2م{\displaystyle p+q=2m}
المصفوفة المتعامدة الخاصة المعقدة Sيا(ن،ج){\displaystyle \mathrm {SO} (n,\mathbb {C} )}ج{\displaystyle \mathbb {C} }ثنائي الخطية المتناظر Sيا(ن){\displaystyle \mathrm {SO} (n)}soن(ج){\displaystyle {\mathfrak {so}}_{n}(\mathbb {C} )}بم{\displaystyle B_{m}}لون=2م+1{\displaystyle n=2m+1}؛دم{\displaystyle D_{m}}لون=2م{\displaystyle n=2m}
سيمبليكت حقيقي Sص(2ن،R){\displaystyle \mathrm {Sp} (2n,\mathbb {R} )}R{\displaystyle \mathbb {R} }ثنائي الخطوط المتناوب يو(ن){\displaystyle \mathrm {U} (n)}sص2ن(R){\displaystyle {\mathfrak {sp}}_{2n}(\mathbb {R} )}جن{\displaystyle C_{n}}
معقد سيمبليكت Sص(2ن،ج){\displaystyle \mathrm {Sp} (2n,\mathbb {C} )}ج{\displaystyle \mathbb {C} }ثنائي الخطوط المتناوب Sص(ن){\displaystyle \mathrm {Sp} (n)}sص2ن(ج){\displaystyle {\mathfrak {sp}}_{2n}(\mathbb {C} )}جن{\displaystyle C_{n}}
وحدة خاصة (غير محددة) Sيو(ص،q){\displaystyle \mathrm {SU} (p,q)}ج{\displaystyle \mathbb {C} }المنعزل S(يو(ص)×يو(q)){\displaystyle S(\mathrm {U} (p)\times \mathrm {U} (q))}su(ص،q){\displaystyle {\mathfrak {su}}(p,q)}أص+q-1{\displaystyle A_{p+q-1}}
وحدة رباعية (غير محددة) Sص(ص،q){\displaystyle \mathrm {Sp} (p,q)}ح{\displaystyle \mathbb {H} }المنعزل Sص(ص)×Sص(q){\displaystyle \mathrm {Sp} (p)\times \mathrm {Sp} (q)}sص(ص،q){\displaystyle {\mathfrak {sp}}(p,q)}جص+q{\displaystyle C_{p+q}}
متعامد رباعي Sيا*(2ن){\displaystyle \mathrm {SO} ^{*}(2n)}ح{\displaystyle \mathbb {H} }هيرميتي منحرف يو(ن){\displaystyle \mathrm {U} (n)}so*(2ن){\displaystyle {\mathfrak {so}}^{*}(2n)}دن{\displaystyle D_{n}}

المجموعات الخطية

المجموعات الخطية الخاصة الحقيقية والمعقدة

لF=R{\displaystyle F=\mathbb {R} }أوج{\displaystyle \mathbb {C} }، المجموعة الخطية الخاصة هي

SL(ن،F)={زجيLن(F)|المحققز=1}.{\displaystyle \mathrm {SL} (n,F)=\{g\in \mathrm {GL} _{n}(F)\mid \det g=1\}.}

جبر لي الخاص به هو

sل(ن،F)={Xمن(F)|tr(X)=0}.{\displaystyle {\mathfrak {sl}}(n,F)=\{X\in M_{n}(F)\mid \operatorname {tr} (X)=0\}.}

هكذاsل(ن،R){\displaystyle {\mathfrak {sl}}(n,\mathbb {R} )}يتكون من جميع الأشياء الحقيقية التي لا تترك أثراًن×ن{\displaystyle n\times n}المصفوفات، وsل(ن،ج){\displaystyle {\mathfrak {sl}}(n,\mathbb {C} )}يتألف من جميع التعقيدات التي لا تترك أثراًن×ن{\displaystyle n\times n}المصفوفات.

الأشكال ومجموعات التشاكل الذاتي

يمكن وصف المجموعات الكلاسيكية بشكل طبيعي بأنها مجموعات التماثل الذاتي للأشكال غير المنحلة على فضاءات متجهة ذات أبعاد منتهية. [ 14 ] [ 15 ]

يتركV{\displaystyle V}ليكن فضاء متجهي ذو أبعاد منتهية علىR{\displaystyle \mathbb {R} }أوج{\displaystyle \mathbb {C} }. شكل ثنائي الخطية علىV{\displaystyle V}هي خريطة

φ:V×VF{\displaystyle \varphi \colon V\times V\to F}

أي أن الدالة خطية في كل متغير. والصيغة شبه الخطية على فضاء متجهي مركب هي دالة

φ:V×Vج{\displaystyle \varphi \colon V\times V\to \mathbb {C} }

أي أنها مترافقة خطية في المتغير الأول وخطية في المتغير الثاني. [ 16 ]

في فضاءات المتجهات الرباعية، عادةً ما يتم التعامل مع اليمينح{\displaystyle \mathbb {H} }فضاءات المتجهات. في هذا السياق، تكون الأشكال ذات الصلة هي الأشكال الرباعية الهرميتية أو الأشكال الرباعية شبه الهرميتية، وهي مترافقة خطية في المتغير الأول وخطية في المتغير الثاني. [ 17 ]

لوφ{\displaystyle \varphi }هو شكل غير منحط علىV{\displaystyle V}، ومجموعة التشاكل الذاتي الخاصة بها هي

مؤلف(φ)={زGL(V)|φ(زv،زw)=φ(v،w) للجميع v،wV}.{\displaystyle \operatorname {Aut} (\varphi )=\{g\in \operatorname {GL} (V)\mid \varphi (gv,gw)=\varphi (v,w){\text{ for all }}v,w\in V\}.}

بعد اختيار الأساس،φ{\displaystyle \varphi }يتم تمثيلها بواسطة مصفوفة غرامΦ{\displaystyle \Phi }، ومؤلف(φ){\displaystyle \operatorname {Aut} (\varphi )}تصبح مجموعة مصفوفات معرفة بإحدى المعادلات

زتيΦز=Φ،ز*Φز=Φ،{\displaystyle g^{\mathrm {T} }\Phi g=\Phi ,\qquad g^{*}\Phi g=\Phi ,}

بحسب ما إذاφ{\displaystyle \varphi }هو ثنائي الخط أو نصف خطي. [ 18 ]

جبر لي لـمؤلف(φ){\displaystyle \operatorname {Aut} (\varphi )}يكون

أuت(φ)={Xنهاية(V)|φ(Xv،w)+φ(v،Xw)=0 للجميع v،wV}،{\displaystyle {\mathfrak {aut}}(\varphi )=\{X\in \operatorname {End} (V)\mid \varphi (Xv,w)+\varphi (v,Xw)=0{\text{ for all }}v,w\in V\},}

أو، في شكل مصفوفة،

XتيΦ+ΦX=0،X*Φ+ΦX=0.{\displaystyle X^{\mathrm {T} }\Phi +\Phi X=0,\qquad X^{*}\Phi +\Phi X=0.}[ 19 ]

الأشكال المتناظرة، والمتبادلة، والهرمتية، والهرمتية المائلة

شكل ثنائي الخطيةφ{\displaystyle \varphi }يكون:

  • متناظر إذاφ(v،w)=φ(w،v){\displaystyle \varphi (v,w)=\varphi (w,v)}؛
  • متناوب (أو متماثل بشكل معكوس، عندماشخصيةF2{\displaystyle \operatorname {char} F\neq 2}) لوφ(v،v)=0{\displaystyle \varphi (v,v)=0}للجميعv{\displaystyle v}أو ما يعادل ذلكφ(v،w)=-φ(w،v){\displaystyle \varphi (v,w)=-\varphi (w,v)}[ 20 ]

شكل نصف دائريح{\displaystyle h}يكون:

  • هيرميتي إذاح(v،w)=ح(w،v)¯{\displaystyle h(v,w)={\overline {h(w,v)}}}؛
  • هيرميتية ملتوية إذاح(v،w)=-ح(w،v)¯{\displaystyle h(v,w)=-{\overline {h(w,v)}}}[ 21 ]

زيادةR{\displaystyle \mathbb {R} }يتم تصنيف الأشكال الثنائية الخطية المتناظرة غير المنحلة حسب بصمتها المميزة(ص،q){\displaystyle (p,q)}. زيادةج{\displaystyle \mathbb {C} }جميع الأشكال الثنائية الخطية المتناظرة غير المنحلة ذات بُعد معين متكافئة. توجد الأشكال المتناوبة غير المنحلة فقط في الأبعاد الزوجية، وعلى كلا البُعدين.R{\displaystyle \mathbb {R} }وج{\displaystyle \mathbb {C} }جميع هذه الأشكال متكافئة. [ 22 ]

في فضاء متجهي معقد، ضرب شكل هيرميتي منحرف بـأنا{\displaystyle i}ينتج عنه شكل هيرميتي، لذا تؤدي الحالتان إلى نفس مجموعات التماثل حتى تغيير بسيط في الاصطلاح. [ 23 ] في المقابل، في فضاء متجه رباعي، لا توجد أشكال ثنائية الخطية غير صفرية، لذا لا تحدث إلا حالتا هيرميتية وشبه هيرميتية. [ 24 ]

المجموعات التي تحافظ على الأشكال الثنائية الخطية

المجموعات المتعامدة

يتركφ{\displaystyle \varphi }أن يكون شكلاً ثنائي الخطية متناظراً غير منحل.

زيادةR{\displaystyle \mathbb {R} }يمكن للمرء أن يختار أساسًا يكون فيه

φ(x،y)=xتيأناص،qy،أناص،q=التشخيص(أناص،-أناq)،{\displaystyle \varphi (x,y)=x^{\mathrm {T} }I_{p,q}y,\qquad I_{p,q}=\operatorname {diag} (I_{p},-I_{q}),}

أينص+q=ن{\displaystyle p+q=n}. زمرة التشاكل الذاتي الخاصة بها هي الزمرة المتعامدة غير المحددة

يا(ص،q)={زجيLن(R)|زتيأناص،qز=أناص،q}.{\displaystyle \mathrm {O} (p,q)=\{g\in \mathrm {GL} _{n}(\mathbb {R} )\mid g^{\mathrm {T} }I_{p,q}g=I_{p,q}\}.}

المجموعة الفرعية للمحدد1{\displaystyle 1}هي المجموعة المتعامدة الخاصة

Sيا(ص،q)=يا(ص،q)SLن(R).{\displaystyle \mathrm {SO} (p,q)=\mathrm {O} (p,q)\cap \mathrm {SL} _{n}(\mathbb {R} ).}[ 25 ]

متىq=0{\displaystyle q=0}هذه هي المجموعة المتعامدة المدمجةيا(ن){\displaystyle \mathrm {O} (n)}، مع المحدد-1{\displaystyle 1}مجموعة فرعيةSيا(ن){\displaystyle \mathrm {SO} (n)}[ 26 ]

زيادةج{\displaystyle \mathbb {C} }كل شكل ثنائي خطي متناظر غير منحل يكافئ الشكل القياسي

φ(x،y)=xتيy.{\displaystyle \varphi (x,y)=x^{\mathrm {T} }y.}

مجموعة التشاكل الذاتي الخاصة بها هي المجموعة المتعامدة المعقدة

يا(ن،ج)={زجيLن(ج)|زتيز=أنان}،{\displaystyle \mathrm {O} (n,\mathbb {C} )=\{g\in \mathrm {GL} _{n}(\mathbb {C} )\mid g^{\mathrm {T} }g=I_{n}\},}

مع المحدد-1{\displaystyle 1}مجموعة فرعيةSيا(ن،ج){\displaystyle \mathrm {SO} (n,\mathbb {C} )}[ 27 ]

جبر لي المقابل هو

o(ص،q)={Xمن(R)|Xتيأناص،q+أناص،qX=0}،{\displaystyle {\mathfrak {o}}(p,q)=\{X\in M_{n}(\mathbb {R} )\mid X^{\mathrm {T} }I_{p,q}+I_{p,q}X=0\},}
o(ن،ج)=so(ن،ج)={Xمن(ج)|Xتي+X=0}.{\displaystyle {\mathfrak {o}}(n,\mathbb {C} )={\mathfrak {so}}(n,\mathbb {C} )=\{X\in M_{n}(\mathbb {C} )\mid X^{\mathrm {T} }+X=0\}.}[ 28 ]

لو

ز=(أبجد){\displaystyle g={\begin{pmatrix}A&B\\C&D\end{pmatrix}}}

بأحجام الكتلص×ص{\displaystyle p\times p}،ص×q{\displaystyle p\times q}،q×ص{\displaystyle q\times p}، وq×q{\displaystyle q\times q}ثم العلاقة المحددة لـيا(ص،q){\displaystyle \mathrm {O} (p,q)}يعادل

أتيأ-جتيج=أناص،دتيد-بتيب=أناq،أتيب=جتيد.{\displaystyle A^{\mathrm {T} }A-C^{\mathrm {T} }C=I_{p},\qquad D^{\mathrm {T} }D-B^{\mathrm {T} }B=I_{q},\qquad A^{\mathrm {T} }B=C^{\mathrm {T} }D.}

كتابة

X=(PسؤالRS)،{\displaystyle X={\begin{pmatrix}P&Q\\R&S\end{pmatrix}},}

يحصل المرء على الشكل الكتلي

o(ص،q)={(PسؤالسؤالتيS)|Pتي=-P، Sتي=-S}.{\displaystyle {\mathfrak {o}}(p,q)=\left\{{\begin{pmatrix}P&Q\\Q^{\mathrm {T} }&S\end{pmatrix}}\;|\;P^{\mathrm {T} }=-P,\ S^{\mathrm {T} }=-S\right\}.}

هكذاso(ن،ج){\displaystyle {\mathfrak {so}}(n,\mathbb {C} )}هو فضاء معقد متماثل معكوسن×ن{\displaystyle n\times n}المصفوفات.

المجموعات التبسيطية

يتركω{\displaystyle \omega }ليكن شكلاً ثنائي الخطية متناوباً غير منعدم على فضاء متجهي ذي بُعد2ن{\displaystyle 2n}. فوق أيR{\displaystyle \mathbb {R} }أوج{\displaystyle \mathbb {C} }يمكن للمرء أن يختار أساسًا يكون فيه

ω(x،y)=xتيجنy،جن=(0أنان-أنان0).{\displaystyle \omega (x,y)=x^{\mathrm {T} }J_{n}y,\qquad J_{n}={\begin{pmatrix}0&I_{n}\\-I_{n}&0\end{pmatrix}}.}

مجموعة التشاكل الذاتي الخاصة بها هي المجموعة التبسيطية

Sص(2ن،F)={زجيL2ن(F)|زتيجنز=جن}،F=R،ج.{\displaystyle \mathrm {Sp} (2n,F)=\{g\in \mathrm {GL} _{2n}(F)\mid g^{\mathrm {T} }J_{n}g=J_{n}\},\qquad F=\mathbb {R} ,\mathbb {C} .}

يكتب العديد من المؤلفينSص(ن،R){\displaystyle \mathrm {Sp} (n,\mathbb {R} )}وSص(ن،ج){\displaystyle \mathrm {Sp} (n,\mathbb {C} )}لهذه المجموعات. [ 29 ]

جبر لي الخاص به هو

sص(2ن،F)={Xم2ن(F)|Xتيجن+جنX=0}.{\displaystyle {\mathfrak {sp}}(2n,F)=\{X\in M_{2n}(F)\mid X^{\mathrm {T} }J_{n}+J_{n}X=0\}.}

وبصورة مكافئة، كل عنصر له شكل كتلة

(أبج-أتي){\displaystyle {\begin{pmatrix}A&B\\C&-A^{\mathrm {T} }\end{pmatrix}}}

معب{\displaystyle B}وج{\displaystyle C}متناظر. [ 30 ]

مجموعات تحافظ على الأشكال شبه الخطية

المجموعات الموحدة

يتركح{\displaystyle h}ليكن شكلاً هيرميتياً غير منحل على فضاء متجهي معقدV{\displaystyle V}من الأبعادن{\displaystyle n}يمكن للمرء أن يختار أساسًا يكون فيه

ح(z،w)=z*أناص،qw،أناص،q=التشخيص(أناص،-أناq)،{\displaystyle h(z,w)=z^{*}I_{p,q}w,\qquad I_{p,q}=\operatorname {diag} (I_{p},-I_{q}),}

أينص+q=ن{\displaystyle p+q=n}[ 31 ]

مجموعة التشاكل الذاتي الخاصة بها هي المجموعة الوحدوية

يو(ص،q)={زجيLن(ج)|ز*أناص،qز=أناص،q}.{\displaystyle \mathrm {U} (p,q)=\{g\in \mathrm {GL} _{n}(\mathbb {C} )\mid g^{*}I_{p,q}g=I_{p,q}\}.}

المجموعة الفرعية للمحدد1{\displaystyle 1}هي المجموعة الوحدوية الخاصة

Sيو(ص،q)=يو(ص،q)SLن(ج).{\displaystyle \mathrm {SU} (p,q)=\mathrm {U} (p,q)\cap \mathrm {SL} _{n}(\mathbb {C} ).}[ 32 ]

متىq=0{\displaystyle q=0}هذه هي المجموعة الوحدوية المدمجةيو(ن){\displaystyle \mathrm {U} (n)}، مع المحدد-1{\displaystyle 1}مجموعة فرعيةSيو(ن){\displaystyle \mathrm {SU} (n)}[ 33 ]

جبر لي الخاص به هو

u(ص،q)={Xمن(ج)|X*أناص،q+أناص،qX=0}.{\displaystyle {\mathfrak {u}}(p,q)=\{X\in M_{n}(\mathbb {C} )\mid X^{*}I_{p,q}+I_{p,q}X=0\}.}[ 34 ]

لو

ز=(أبجد)،{\displaystyle g={\begin{pmatrix}A&B\\C&D\end{pmatrix}},}

إذن، العلاقة المحددة تعادل ما يلي:

أ*أ-ج*ج=أناص،د*د-ب*ب=أناq،أ*ب=ج*د.{\displaystyle A^{*}A-C^{*}C=I_{p},\qquad D^{*}D-B^{*}B=I_{q},\qquad A^{*}B=C^{*}D.}

في شكل كتلة،

u(ص،q)={(Pسؤالسؤال*R)|P*=-P، R*=-R}.{\displaystyle {\mathfrak {u}}(p,q)=\left\{{\begin{pmatrix}P&Q\\Q^{*}&R\end{pmatrix}}\;|\;P^{*}=-P,\ R^{*}=-R\right\}.}

الجبر الوحدوي الخاص هو الجبر الفرعي عديم الأثر

su(ص،q)={Xu(ص،q)|tr(X)=0}.{\displaystyle {\mathfrak {su}}(p,q)=\{X\in {\mathfrak {u}}(p,q)\mid \operatorname {tr} (X)=0\}.}

المجموعات الرباعية

بالنسبة للمجموعات الكلاسيكية الرباعية، من الملائم تحديد

ح=ججج{\displaystyle \mathbb {H} =\mathbb {C} \oplus j\mathbb {C} }

ولتمثيل الرباعيα+جβ{\displaystyle \alpha +j\beta }بواسطة المصفوفة المعقدة

(α-β¯βα¯).{\displaystyle {\begin{pmatrix}\alpha &-{\overline {\beta }}\\[2pt]\beta &{\overline {\alpha }}\end{pmatrix}}.}

وينطبق هذا على التضمين

من(ح)م2ن(ج)،X+جY(X-Y¯YX¯).{\displaystyle M_{n}(\mathbb {H} )\hookrightarrow M_{2n}(\mathbb {C} ),\qquad X+jY\mapsto {\begin{pmatrix}X&-{\overline {Y}}\\Y&{\overline {X}}\end{pmatrix}}.}[ 35 ]

GL( n , H ) و SL( n , H )

المجموعةجيL(ن،ح){\displaystyle \mathrm {GL} (n,\mathbb {H} )}يتألف من التحويلات الخطية الرباعية العكسية للفضاء المتجهي الأيمنحن{\displaystyle \mathbb {H} ^{n}}من خلال التضمين المعقد أعلاه، يتم تحقيق ذلك كمجموعة لي حقيقية منجيL(2ن،ج){\displaystyle \mathrm {GL} (2n,\mathbb {C} )}تتكون من مصفوفات من الشكل

(أ-ب¯بأ¯)،أ،بمن(ج).{\displaystyle {\begin{pmatrix}A&-{\overline {B}}\\B&{\overline {A}}\end{pmatrix}},\qquad A,B\in M_{n}(\mathbb {C} ).}[ 36 ]

وبالتالي فإن جبر لي الخاص به هو

زل(ن،ح)={(أ-ب¯بأ¯)|أ،بمن(ج)}.{\displaystyle {\mathfrak {gl}}(n,\mathbb {H} )=\left\{{\begin{pmatrix}A&-{\overline {B}}\\B&{\overline {A}}\end{pmatrix}}\;|\;A,B\in M_{n}(\mathbb {C} )\right\}.}

الشكل الحقيقي المقابل لـSL(2ن،ج){\displaystyle \mathrm {SL} (2n,\mathbb {C} )}يُشار إليه بـSيو*(2ن){\displaystyle \mathrm {SU} ^{*}(2n)}وباعتبارها زمرة لي، فهي متماثلة مع الزمرة المكتوبة تقليديًاSL(ن،ح){\displaystyle \mathrm {SL} (n,\mathbb {H} )}وهي مجموعة فرعية منجيL(ن،ح){\displaystyle \mathrm {GL} (n,\mathbb {H} )}من عناصر المعيار المخفض 1. [ 37 ]

جبر لي الخاص به هو

sل(ن،ح)su*(2ن)={(أ-ب¯بأ¯)|يكررtr(أ)=0}.{\displaystyle {\mathfrak {sl}}(n,\mathbb {H} )\cong {\mathfrak {su}}^{*}(2n)=\left\{{\begin{pmatrix}A&-{\overline {B}}\\B&{\overline {A}}\end{pmatrix}}\;|\;\operatorname {Re} \operatorname {tr} (A)=0\right\}.}

Sp( p , q )

يتركV=حص+q{\displaystyle V=\mathbb {H} ^{p+q}}ودع

ب(w،z)=w*أناص،qz،أناص،q=التشخيص(أناص،-أناq)،{\displaystyle B(w,z)=w^{*}I_{p,q}z,\qquad I_{p,q}=\operatorname {diag} (I_{p},-I_{q}),}

ليكن شكلاً هيرميتياً رباعياً غير منحل. زمرة التماثل الخاصة به هي الزمرة الوحدوية الرباعية

Sص(ص،q)={زجيL(ص+q،ح)|ز*أناص،qز=أناص،q}.{\displaystyle \mathrm {Sp} (p,q)=\{g\in \mathrm {GL} (p+q,\mathbb {H} )\mid g^{*}I_{p,q}g=I_{p,q}\}.}[ 38 ]

متىq=0{\displaystyle q=0}هذه هي المجموعة المدمجة التي تُكتب عادةًSص(ن){\displaystyle \mathrm {Sp} (n)}[ 39 ]

يُنظر إليها على أنها مجموعة فرعية منجيL(2ن،ج){\displaystyle \mathrm {GL} (2n,\mathbb {C} )}المجموعةSص(ص،q){\displaystyle \mathrm {Sp} (p,q)}يحتفظ كل من الشكل الهرميتي المعقد للتوقيع(2ص،2q){\displaystyle (2p,2q)}وشكل متناوب معقد غير منحل. [ 40 ] جبر لي الخاص به هو

sص(ص،q)={Xمص+q(ح)|X*أناص،q+أناص،qX=0}.{\displaystyle {\mathfrak {sp}}(p,q)=\{X\in M_{p+q}(\mathbb {H} )\mid X^{*}I_{p,q}+I_{p,q}X=0\}.}[ 41 ]

لو

ز=(أبجد){\displaystyle g={\begin{pmatrix}A&B\\C&D\end{pmatrix}}}

مع الكتل الرباعية، فإن العلاقة المحددة تكون مكافئة لـ

أ*أ-ج*ج=أناص،د*د-ب*ب=أناq،أ*ب=ج*د.{\displaystyle A^{*}A-C^{*}C=I_{p},\qquad D^{*}D-B^{*}B=I_{q},\qquad A^{*}B=C^{*}D.}

في شكل كتلة،

sص(ص،q)={(Pسؤالسؤال*R)|P*=-P، R*=-R}.{\displaystyle {\mathfrak {sp}}(p,q)=\left\{{\begin{pmatrix}P&Q\\Q^{*}&R\end{pmatrix}}\;|\;P^{*}=-P,\ R^{*}=-R\right\}.}

SO * (2n)

يتركV=حن{\displaystyle V=\mathbb {H} ^{n}}وتأمل الشكل الرباعي المائل الهرميتي

ج(x،y)=x*جy.{\displaystyle C(x,y)=x^{*}jy.}

مجموعة التناظر الخاصة بها هي مجموعة لي الحقيقية

Sيا*(2ن)،{\displaystyle \mathrm {SO} ^{*}(2n),}

وهو شكل حقيقي منSيا(2ن،ج){\displaystyle \mathrm {SO} (2n,\mathbb {C} )}[ 42 ]

وبعبارة أخرى، إذا

جن=(0أنان-أنان0)،{\displaystyle J_{n}={\begin{pmatrix}0&I_{n}\\-I_{n}&0\end{pmatrix}},}

ثمSيا*(2ن){\displaystyle \mathrm {SO} ^{*}(2n)}قد يتم تحقيق ذلك كمجموعة فرعية

Sيا*(2ن)={زSيا(2ن،ج)|θ(ز)=ز}،{\displaystyle \mathrm {SO} ^{*}(2n)=\{g\in \mathrm {SO} (2n,\mathbb {C} )\mid \theta (g)=g\},}

أينθ(ز)=-جنز¯جن{\displaystyle \theta (g)=-J_{n}{\overline {g}}J_{n}}[ 43 ]

يُرمز إلى جبر لي الخاص به بـso*(2ن){\displaystyle {\mathfrak {so}}^{*}(2n)}[ 44 ]

تحقيق معقد قياسي لـSيا*(2ن){\displaystyle \mathrm {SO} ^{*}(2n)}هي بمثابة المجموعة الفرعية منجيL(2ن،ج){\displaystyle \mathrm {GL} (2n,\mathbb {C} )}مع الحفاظ على الشكل الثنائي الخطي المتناظر مع مصفوفة غرام

S=(0أنانأنان0){\displaystyle S={\begin{pmatrix}0&I_{n}\\I_{n}&0\end{pmatrix}}}

والشكل الهرميتي مع مصفوفة غرام

ح=(أنان00-أنان).{\displaystyle H={\begin{pmatrix}I_{n}&0\\0&-I_{n}\end{pmatrix}}.}

وبعبارة أخرى،

Sيا*(2ن)={زجيL(2ن،ج)|زتيSز=S، ز*حز=ح}.{\displaystyle \mathrm {SO} ^{*}(2n)=\{g\in \mathrm {GL} (2n,\mathbb {C} )\mid g^{\mathrm {T} }Sg=S,\ g^{*}Hg=H\}.}

جبر لي الخاص به هو

so*(2ن)={(أب-ب¯أ¯)|أ*=-أ، بتي=-ب}.{\displaystyle {\mathfrak {so}}^{*}(2n)=\left\{{\begin{pmatrix}A&B\\-{\overline {B}}&{\overline {A}}\end{pmatrix}}\;|\;A^{*}=-A,\ B^{\mathrm {T} }=-B\right\}.}

المجموعات الكلاسيكية على الحقول العشوائية

عبر حقلك{\displaystyle k}تُعرَّف المجموعات الكلاسيكية بأنها مجموعات التشاكلات الخطية لفضاء متجهي محدود الأبعاد، والتي إما لا تحتفظ بأي بنية إضافية، أو تحتفظ بشكل متناوب أو تربيعي أو هيرميتي غير منحل. [ 5 ] [ 10 ]R{\displaystyle \mathbb {R} }وج{\displaystyle \mathbb {C} }تستعيد هذه المجموعات زمر لي الكلاسيكية المألوفة، بينما تعطي زمر النقاط العقلانية الخاصة بها، على حقل منتهٍ، الزمر الكلاسيكية المنتهية. [ 6 ]

المجموعات الخطية

يتركV{\displaystyle V}كنن{\displaystyle n}فضاء متجهي ذو أبعاد n علىك{\displaystyle k}المجموعة الخطية العامة لـV{\displaystyle V}يكون

جيL(V)=مؤلفك(V)،{\displaystyle \mathrm {GL} (V)=\operatorname {Aut} _{k}(V),}

والمجموعة الخطية الخاصة هي

SL(V)=كير(المحقق:جيL(V)ك×).{\displaystyle \mathrm {SL} (V)=\ker(\det \colon \mathrm {GL} (V)\to k^{\times }).}

بعد اختيار الأساس، تصبح هذه مجموعات المصفوفاتجيLن(ك){\displaystyle \mathrm {GL} _{n}(k)}وSLن(ك){\displaystyle \mathrm {SL} _{n}(k)}. إن حاصل قسمتها الإسقاطي هو المجموعة الخطية العامة الإسقاطيةPجيL(V){\displaystyle \mathrm {PGL} (V)}والمجموعة الخطية الخاصة الإسقاطيةPSL(V){\displaystyle \mathrm {PSL} (V)}[ 3 ]

مجموعات تحافظ على النماذج

تنشأ المجموعات الكلاسيكية الأخرى كمجموعات تماثل ذاتي لأشكال غير متدهورة. [ 5 ] [ 12 ]

لوω{\displaystyle \omega }هو شكل ثنائي خطي متناوب غير منحل علىV{\displaystyle V}، ومجموعة التماثل الخاصة بها هي المجموعة التبسيطية

Sص(V،ω)={زجيL(V)|ω(زv،زw)=ω(v،w) v،wV}.{\displaystyle \mathrm {Sp} (V,\omega )=\{g\in \mathrm {GL} (V)\mid \omega (gv,gw)=\omega (v,w)\ \forall v,w\in V\}.}

لخافتV=2ن{\displaystyle \dim V=2n}هذا مكتوبSص2ن(ك){\displaystyle \mathrm {Sp} _{2n}(k)}بعد اختيار الأساس.

لوq{\displaystyle q}هي شكل تربيعي غير منحل علىV{\displaystyle V}، ومجموعة التماثل الخاصة بها هي المجموعة المتعامدة

يا(V،q)={زجيL(V)|q(زv)=q(v) vV}.{\displaystyle \mathrm {O} (V,q)=\{g\in \mathrm {GL} (V)\mid q(gv)=q(v)\ \forall v\in V\}.}

متىشخصية(ك)2{\displaystyle \operatorname {char} (k)\neq 2}وهذا يُعادل المجموعة التي تحافظ على الشكل الثنائي الخطي المتناظر المرتبط بها. في الخاصية  2، لا تزال المجموعات المتعامدة تُعرَّف من الأشكال التربيعية، لكن العلاقة مع الشكل الثنائي الخطي المرتبط بها أكثر دقة. [ 12 ] بالنسبة للمجموعات المتعامدة على الحقول العامة، غالبًا ما يُؤخذ في الاعتبار أيضًا المجموعة الجزئيةΩ(V،q){\displaystyle \Omega (V,q)}في الحالة المتناحية وفي الخاصية غير 2، يمكن وصفها بأنها نواة معيار السبينور ، وهو تشاكل منSيا(V،q){\displaystyle \mathrm {SO} (V,q)}(أو بشكل أعم من المجموعة الفرعية المناسبة من المؤشر 2 منيا(V،q){\displaystyle \mathrm {O} (V,q)}) لك×/(ك×)2{\displaystyle k^{\times }/(k^{\times })^{2}}في نظرية الزمر الكلاسيكية المنتهية، غالبًا ما تكون الزمرة البسيطةPΩ(V،q){\displaystyle \mathrm {P} \Omega (V,q)}بدلاً منPSيا(V،q){\displaystyle \mathrm {PSO} (V,q)}[ 45 ]

لوك/ك{\displaystyle K/k}هو امتداد حقل تربيعي ، أو بشكل أعم إذاك{\displaystyle K}مزود بـσ{\displaystyle \sigma }، وح{\displaystyle h}هو شخص غير منحطσ{\displaystyle \sigma }- شكل هيرميتي على بُعد محدودك{\displaystyle K}فضاء المتجهاتV{\displaystyle V}، ومجموعة التماثل الخاصة بها هي مجموعة وحدوية

يو(V،ح)={زجيLك(V)|ح(زv،زw)=ح(v،w) v،wV}.{\displaystyle \mathrm {U} (V,h)=\{g\in \mathrm {GL} _{K}(V)\mid h(gv,gw)=h(v,w)\ \forall v,w\in V\}.}

مجموعتها الفرعية المشتقة هي المجموعة الوحدوية الخاصةSيو(V،ح){\displaystyle \mathrm {SU} (V,h)}[ 12 ]

كما توجد مجموعات التشابه المقابلة.جيSص{\displaystyle \mathrm {GSp} }،جييا{\displaystyle \mathrm {GO} }، وجييو{\displaystyle \mathrm {GU} }، والتي تحافظ عناصرها على الشكل ذي الصلة حتى الضرب في عدد قياسي. يتم الحصول على النسخ الإسقاطية عن طريق القسمة على المركز. [ 4 ]

المجموعات الكلاسيكية كمجموعات جبرية

في لغة الهندسة الجبرية ، الزمرة الجبرية الخطية فوقك{\displaystyle k}هو خط أفيني سلسك{\displaystyle k}مخطط المجموعة -، أو ما يعادله مخطط مغلق أملسك{\displaystyle k}- مجموعة فرعية من بعضجيLن{\displaystyle \mathrm {GL} _{n}}[ 4 ] [ 3 ] من هذا المنظور، فإن المجموعات الكلاسيكية المتصلة هي مجموعات اختزالية متصلة من نوع دينكينأن{\displaystyle A_{n}}،بن{\displaystyle B_{n}}،جن{\displaystyle C_{n}}، ودن{\displaystyle D_{n}}، بالإضافة إلى أشكالها على الحقول غير المغلقة جبريًا. [ 4 ]

يتم تمثيل المجموعات الكلاسيكية المنقسمة بالأمثلة القياسية التالية:

  • يكتبأن{\displaystyle A_{n}}:SLن+1{\displaystyle \mathrm {SL} _{n+1}}وPجيLن+1{\displaystyle \mathrm {PGL} _{n+1}}؛
  • يكتببن{\displaystyle B_{n}}:Sيا2ن+1{\displaystyle \mathrm {SO} _{2n+1}}وغطاؤه المتصل ببساطةSصأنان2ن+1{\displaystyle \mathrm {Spin} _{2n+1}}؛
  • يكتبجن{\displaystyle C_{n}}:Sص2ن{\displaystyle \mathrm {Sp} _{2n}}وPSص2ن{\displaystyle \mathrm {PSp} _{2n}}؛
  • يكتبدن{\displaystyle D_{n}}:Sيا2ن{\displaystyle \mathrm {SO} _{2n}}وSصأنان2ن{\displaystyle \mathrm {Spin} _{2n}}[ 4 ] [ 3 ]

في حقل عام، يمكن الحصول على مجموعات كلاسيكية إضافية كأشكال داخلية أو خارجية لهذه المجموعات المنقسمة. على سبيل المثال، المجموعات الوحدوية هي أشكال خارجية من النوعأن{\displaystyle A_{n}}وتُصنَّف العديد من المجموعات المتعامدة أو التبسيطية وفقًا لأشكال تربيعية أو هيرميتية. [ 12 ] [ 4 ]

متىك=Fq{\displaystyle k=\mathbb {F} _{q}}حقل منتهٍ، مجموعات منك{\displaystyle k}تُنتج النقاط العقلانية لهذه المجموعات الجبرية مجموعات منتهية من نوع لي. وتشمل العائلات الكلاسيكية مجموعات مثل:PSLن(q){\displaystyle \mathrm {PSL} _{n}(q)}،PSيون(q){\displaystyle \mathrm {PSU} _{n}(q)}،PSص2ن(q){\displaystyle \mathrm {PSp} _{2n}(q)}والمجموعات المتعامدة المنتهية. [ 6 ]

الزمر الكلاسيكية من الجبر البسيط المركزي مع الانعكاس

وصف القسم السابق الزمر الكلاسيكية المرتبطة بالفضاءات المتجهة فوق حقل، بالإضافة إلى الزمر الوحدوية المرتبطة بامتدادات الحقول التربيعية. وهذا يفسر الزمر الكلاسيكية المنقسمة والزمر الوحدوية المعتادة، ولكنه لا يشمل العائلات الرباعية فوقR{\displaystyle \mathbb {R} }، منذح{\displaystyle \mathbb {H} }ليست جبرًا بسيطًا منقسمًا. لمعالجة المجموعات الكلاسيكية المتبقية، يتم استبدال الفضاءات المتجهة على حقل ما بوحدات نمطية على جبر بسيط مركزي مع عملية انعكاس . يتم استعادة الإنشاءات المعتادة للمجموعات الكلاسيكية في القسم السابق عندما يكون الجبر جبرًا مصفوفيًا علىك{\displaystyle k}أو، في الحالة الوحدوية، على امتداد حقل تربيعي لـك{\displaystyle k}[ 46 ] [ 47 ]

في حقل منتهٍ، لا تُنتج هذه الآلية الجبرية المركزية البسيطة زمرًا كلاسيكية إضافية تتجاوز زمر المصفوفات المعتادة، لأن كل جبر مركزي بسيط في حقل منتهٍ يكون منقسمًا. وبالتالي، يمكن وصف الزمر الكلاسيكية المنتهية بلغة الجبر ذي الانعكاس، ولكن لا تظهر أمثلة غير منقسمة حقيقية في هذا السياق.

تستخدم النظرية الكاملة للجبر مع الانعكاس أيضًا الأزواج التربيعية في الحالة المتعامدة؛ هذا الشكل الإضافي مطلوب فقط لمعالجة الخاصية 2. [ 46 ] من الآن فصاعدًا،ك{\displaystyle k}هو مجال ذو خصائص مختلفة عن اثنين.

الالتفافات وأنواعها الثلاثة

يتركأ{\displaystyle A}ليكن جبرًا مركزيًا بسيطًا علىك{\displaystyle k}ودعτ:أأ{\displaystyle \tau \colon A\to A}أن تكون عملية انعكاس. هناك حالتان أساسيتان. [ 48 ]

لوτ{\displaystyle \tau }يتصرف بشكل تافه في مركزأ{\displaystyle A}، ثمτ{\displaystyle \tau }يُقال إنها من النوع الأول . وباختلاف الخاصية عن اثنين، تُقسم عمليات الالتفاف من النوع الأول إلى نوعين، اعتمادًا على ما إذا كانت تصبح مرافقات لأشكال متناظرة أو متبادلة بعد عملية الضرب الموتري.أ{\displaystyle A}مع إغلاق منفصل لـك{\displaystyle k}، على التوالى:

  • الانعكاسات المتعامدة ؛
  • الانعكاسات التبسيطية . [ 48 ]

إذا كان مركزأ{\displaystyle A}هي دالة إيتالية تربيعيةك{\displaystyle k}-الجبرك{\displaystyle K}وτ{\displaystyle \tau }يؤدي إلى غير تافهك{\displaystyle k}-التماثل الذاتي لـك{\displaystyle K}، ثمτ{\displaystyle \tau }يقال إنه أحادي أو من النوع الثاني . [ 48 ]

يتوافق هذا التقسيم الثلاثي مع العائلات الكلاسيكية الثلاث التي تتجاوز المجموعة الخطية العامة:

  • النوع المتعامد لأنواع دينكينبن{\displaystyle B_{n}}ودن{\displaystyle D_{n}}؛
  • نوع سيمبليكتيكي لنوع دينكينجن{\displaystyle C_{n}}؛
  • نوع موحد للأشكال الخارجية من نوع دينكينأن{\displaystyle A_{n}}[ 48 ] ​​[ 49 ]

المجموعات المرتبطة بـ ( A ، τ )

لأي جبر مركزي بسيطأ{\displaystyle A}نكتب

GL1(أ)=أ×{\displaystyle \operatorname {GL} _{1}(A)=A^{\times }}

بالنسبة لمجموعة العناصر القابلة للعكس، و

SL1(أ)=كير(نرد:أ×ك×){\displaystyle \operatorname {SL} _{1}(A)=\ker(\operatorname {Nrd} \colon A^{\times }\to k^{\times })}

بالنسبة لنواة المعيار المختزل . هذه تعطي الأشكال الداخلية من النوعأ{\displaystyle A}[ 49 ]

لو(أ،τ){\displaystyle (A,\tau )}إذا كان من النوع الأول،

Iso(أ،τ)={أأ×|τ(أ)أ=1}{\displaystyle \operatorname {Iso} (A,\tau )=\{a\in A^{\times }\mid \tau (a)a=1\}}

هي مجموعة التماثلات ، و

سيم(أ،τ)={أأ×|τ(أ)أك×}{\displaystyle \operatorname {Sim} (A,\tau )=\{a\in A^{\times }\mid \tau (a)a\in k^{\times }\}}

هي مجموعة التشابهات . الكمية العدديةμ(أ)=τ(أ)أ{\displaystyle \mu (a)=\tau (a)a}يُطلق عليه اسم مُضاعِف التشابه. [ 48 ] (بشكل أعم، يمكن تعريف هذه أولاً من خلال مخططات المجموعة المرتبطة بها . [ 48 ] )

بحسب نوعτ{\displaystyle \tau }نكتب:

  • يا(أ،τ)=Iso(أ،τ){\displaystyle \mathrm {O} (A,\tau )=\operatorname {Iso} (A,\tau )}،جييا(أ،τ)=سيم(أ،τ){\displaystyle \mathrm {GO} (A,\tau )=\operatorname {Sim} (A,\tau )}، وPجييا(أ،τ)=مؤلف(أ،τ){\displaystyle \mathrm {PGO} (A,\tau )=\operatorname {Aut} (A,\tau )}في الحالة المتعامدة؛
  • Sص(أ،τ)=Iso(أ،τ){\displaystyle \mathrm {Sp} (A,\tau )=\operatorname {Iso} (A,\tau )}،جيSص(أ،τ)=سيم(أ،τ){\displaystyle \mathrm {GSp} (A,\tau )=\operatorname {Sim} (A,\tau )}، وPجيSص(أ،τ)=مؤلف(أ،τ){\displaystyle \mathrm {PGSp} (A,\tau )=\operatorname {Aut} (A,\tau )}في الحالة التبسيطية. [ 48 ]

لو(ب،τ){\displaystyle (B,\tau )}هو نظام وحدوي، مركزه جبر إيتالي تربيعيك/ك{\displaystyle K/k}، ثم

يو(ب،τ)={بب×|τ(ب)ب=1}{\displaystyle \mathrm {U} (B,\tau )=\{b\in B^{\times }\mid \tau (b)b=1\}}،
جييو(ب،τ)={بب×|τ(ب)بك×}{\displaystyle \mathrm {GU} (B,\tau )=\{b\in B^{\times }\mid \tau (b)b\in k^{\times }\}}،

و

Pجييو(ب،τ)=مؤلفك(ب،τ).{\displaystyle \mathrm {PGU} (B,\tau )=\operatorname {Aut} _{K}(B,\tau ).}

نواة المعيار المختزل علىيو(ب،τ){\displaystyle \mathrm {U} (B,\tau )}يُشار إليه بـ

Sيو(ب،τ)=كير(نرد:يو(ب،τ)ك×)،{\displaystyle \mathrm {SU} (B,\tau )=\ker(\operatorname {Nrd} \colon \mathrm {U} (B,\tau )\to K^{\times }),}

ويعطي المجموعة شبه البسيطة المتصلة ببساطة من النوع الوحدوي. [ 48 ]

في الحالة التبسيطية،Sص(أ،τ){\displaystyle \mathrm {Sp} (A,\tau )}هي المجموعة المتصلة ببساطة وPجيSص(أ،τ){\displaystyle \mathrm {PGSp} (A,\tau )}خارج قسمتها المرافق؛ في الحالة الوحدوية،Sيو(ب،τ){\displaystyle \mathrm {SU} (B,\tau )}هو الشكل المتصل ببساطة وPجييو(ب،τ){\displaystyle \mathrm {PGU} (B,\tau )}الشكل المرافق المقابل. [ 48 ] [ 49 ]

استعادة الإنشاءات المنقسمة

يتم استعادة المجموعات ذات القيم الحقلية التي نوقشت سابقًا عند تقسيم الجبر. [ 48 ]

لوأ=نهايةك(V){\displaystyle A=\operatorname {End} _{k}(V)}وτ{\displaystyle \tau }هو الالتفاف المرافق لشكل ثنائي خطي متناوب غير منحلح{\displaystyle h}علىV{\displaystyle V}، ثم

Sص(أ،τ)=Sص(V،ح){\displaystyle \mathrm {Sp} (A,\tau )=\mathrm {Sp} (V,h)}،

ويستعيد المرء المجموعة التبسيطية العادية. [ 48 ]

لوأ=نهايةك(V){\displaystyle A=\operatorname {End} _{k}(V)}وτ{\displaystyle \tau }هو الالتفاف المرافق لشكل ثنائي خطي متناظر غير منحل، أو بشكل مكافئ لشكل تربيعي غير منحلq{\displaystyle q}، ثم

يا(أ،τ)=يا(V،q){\displaystyle \mathrm {O} (A,\tau )=\mathrm {O} (V,q)}،

ويستعيد المرء المجموعة المتعامدة العادية. [ 48 ]

لوك/ك{\displaystyle K/k}هو امتداد حقل تربيعي،ب=نهايةك(V){\displaystyle B=\operatorname {End} _{K}(V)}، وτ{\displaystyle \tau }وهو مجاور لشكل هيرميتي غير منحط علىك{\displaystyle K}-فضاءV{\displaystyle V}، ثم

يو(ب،τ)=يو(V،ح){\displaystyle \mathrm {U} (B,\tau )=\mathrm {U} (V,h)}

و

Sيو(ب،τ)=Sيو(V،ح){\displaystyle \mathrm {SU} (B,\tau )=\mathrm {SU} (V,h)}،

وهكذا يستعيد المرء المجموعات الوحدوية المعتادة والمجموعات الوحدوية الخاصة. [ 48 ]

يوجد أيضًا وصف منفصل للأشكال الداخلية للنوعأ{\displaystyle A}إذا تم تقسيم الجبر الإيتالي التربيعي،

كك×ك،{\displaystyle K\cong k\times k,}

ثمب{\displaystyle B}متماثل معأ×أoص{\displaystyle A\times A^{\mathrm {op} }}مع انعكاس التبادل. في هذه الحالة

يو(ب،τ)GL1(أ)،Sيو(ب،τ)SL1(أ)،Pجييو(ب،τ)PجيL1(أ).{\displaystyle \mathrm {U} (B,\tau )\cong \operatorname {GL} _{1}(A),\qquad \mathrm {SU} (B,\tau )\cong \operatorname {SL} _{1}(A),\qquad \mathrm {PGU} (B,\tau )\cong \mathrm {PGL} _{1}(A).}

وبالتالي فإن نفس الشكلية تشمل كلاً من الأشكال الداخلية والخارجية للنوعأ{\displaystyle A}[ 48 ]

الجبر المتعامد وجبر كليفورد

أما من الجانب المتعامد، فتُحكم بنية المجموعة بواسطة جبر كليفورد المرتبط بها . بالنسبة للالتفاف المتعامد(أ،τ){\displaystyle (A,\tau )}لدينا مميز وجبر كليفورد؛ في الدرجة الزوجية، يحدد مركز جبر كليفورد الزوجي نظيرًا للجبر المعتاد+{\displaystyle +}المكون -، والغطاء المتصل البسيط المقابل هو مجموعة الدوران . في حالة الانقسام، يستعيد هذا المجموعات العادية

Pجييا+(V،q){\displaystyle \mathrm {PGO} ^{+}(V,q)}

و

Sصأنان(V،q){\displaystyle \mathrm {Spin} (V,q)}[ 50 ]

في تصنيف المجموعات الكلاسيكية الحقيقية (والمحلية ) ، تتطلب البيانات المتعامدة معرفة كل من الجبرأ{\displaystyle A}والالتفاف. (وإذا أراد المرء المجموعات المتصلة ببساطة، فإنه يحتاج إلى جبر كليفورد المقابل). في خاصية مختلفة عن2{\displaystyle 2}وهذا يحكم الانتقال المعتاد من الشكل التربيعي إلى جبر كليفورد الزوجي ومجموعة الدوران الخاصة به. [ 50 ]

الأشكال الحقيقية المستعادة من وجهة نظر الجبر البسيط المركزي

زيادةR{\displaystyle \mathbb {R} }، يستعيد إطار الجبر مع الانعكاس جميع زمر لي الحقيقية الكلاسيكية. على وجه الخصوص، لا تظهر العائلات الرباعية إلا بعد السماح بالجبر المركزي البسيط غير التبادليح{\displaystyle \mathbb {H} }[ 51 ] [ 49 ]

في الجدول التالي، تشير التسميتان split و quaternionic إلى الجبر البسيط المركزي الأساسي، وليس بالضرورة إلى المجموعة الجبرية الحقيقية الناتجة. وبالتالي، فإن split تعني أن الجبر هو جبر مصفوفات كامل علىR{\displaystyle \mathbb {R} }بينما تعني كلمة "رباعي" أن الجبر هو جبر مصفوفي علىح{\displaystyle \mathbb {H} }تُستخدم التسميات الداخلية والخارجية فقط في النوعأ{\displaystyle A}: تعني كلمة inner شكلاً داخلياً لمجموعة الانقسام من النوعأ{\displaystyle A}، ناشئة من عنصر مركزي بسيطR{\displaystyle \mathbb {R} }الجبر مع المركزR{\displaystyle \mathbb {R} }بينما تعني كلمة "خارجي" شكلاً وحدوياً ناشئاً عن الامتداد التربيعيج/R{\displaystyle \mathbb {C} /\mathbb {R} }.

نوع دينكينالبيانات علىR{\displaystyle \mathbb {R} }المجموعة الحقيقية الناتجة
أن-1{\displaystyle A_{n-1}}(داخلي، منقسم)أ=من(R){\displaystyle A=M_{n}(\mathbb {R} )}SLن(R){\displaystyle \mathrm {SL} _{n}(\mathbb {R} )}
أ2م-1{\displaystyle A_{2m-1}}(داخلي، رباعي)أ=مم(ح){\displaystyle A=M_{m}(\mathbb {H} )}SLم(ح)Sيو*(2م){\displaystyle \mathrm {SL} _{m}(\mathbb {H} )\cong \mathrm {SU} ^{*}(2m)}
أن-1{\displaystyle A_{n-1}}(خارجي إذان3{\displaystyle n\geq 3})ك=ج{\displaystyle K=\mathbb {C} }وشكل التوقيع الهرميتي(ص،q){\displaystyle (p,q)}Sيو(ص،q){\displaystyle \mathrm {SU} (p,q)}(علبة صغيرة)Sيو(ن)=Sيو(ن،0){\displaystyle \mathrm {SU} (n)=\mathrm {SU} (n,0)})
جن{\displaystyle C_{n}}(ينقسم)انقلاب سيمبليكتيكي علىم2ن(R){\displaystyle M_{2n}(\mathbb {R} )}Sص2ن(R){\displaystyle \mathrm {Sp} _{2n}(\mathbb {R} )}
جن{\displaystyle C_{n}}(رباعي)شكل هيرميتي رباعي للتوقيع(ص،q){\displaystyle (p,q)}Sص(ص،q){\displaystyle \mathrm {Sp} (p,q)}(علبة صغيرة)Sص(ن)=Sص(ن،0){\displaystyle \mathrm {Sp} (n)=\mathrm {Sp} (n,0)})
بن{\displaystyle B_{n}}،دن{\displaystyle D_{n}}(ينقسم)شكل تربيعي علىR{\displaystyle \mathbb {R} }التوقيع(ص،q){\displaystyle (p,q)}Sيا(ص،q){\displaystyle \mathrm {SO} (p,q)}وغلافها المزدوج الدوار
دن{\displaystyle D_{n}}(رباعي)شكل هيرميتي منحرف رباعي علىحن{\displaystyle \mathbb {H} ^{n}}Sيا*(2ن){\displaystyle \mathrm {SO} ^{*}(2n)}ومجموعة الدوران المقابلة

بالإضافة إلى تصنيف الأشكال التربيعية والهرميتية والهرميتية المائلة علىR{\displaystyle \mathbb {R} }وهذا يعطي القائمة القياسية للأشكال الحقيقية للمجموعات الكلاسيكية. في كتاب المجموعاتSLم(ح)Sيو*(2م){\displaystyle \mathrm {SL} _{m}(\mathbb {H} )\cong \mathrm {SU} ^{*}(2m)}،Sص(ص،q){\displaystyle \mathrm {Sp} (p,q)}، وSيا*(2ن){\displaystyle \mathrm {SO} ^{*}(2n)}هي مجموعات كلاسيكية فوق حقل الأرضR{\displaystyle \mathbb {R} }على الرغم من أنها غير محددة على أساس عاديR{\displaystyle \mathbb {R} }الفضاءات المتجهة وحدها. [ 51 ] [ 49 ]

أمثلة على الحقول المحلية

بالنسبة للحقل الحقيقي، بالنسبة للامتدادات المحدودة لـسؤالص{\displaystyle \mathbb {Q} _{p}}, and for several other standard local fields, the only central division algebras admitting involution of the first kind are the field itself and quaternion algebras.[52] Thus over a local field the first classical groups not obtained from ordinary field-valued forms already require the central simple algebra viewpoint, but at least broadly the classification is similar to that over the real field.

Typical examples are:

  • if F{\displaystyle F} is a finite extension of Qp{\displaystyle \mathbb {Q} _{p}} and D{\displaystyle D} is the quaternion division algebra over F{\displaystyle F}, then SL1(D){\displaystyle \mathrm {SL} _{1}(D)} is the inner form of SL2{\displaystyle \mathrm {SL} _{2}}, and more generally SLm(D){\displaystyle \mathrm {SL} _{m}(D)} is an inner form of SL2m{\displaystyle \mathrm {SL} _{2m}};[49]
  • if h{\displaystyle h} is a nondegenerate Hermitian form on a right D{\displaystyle D}-vector space V{\displaystyle V}, and τh{\displaystyle \tau _{h}} is the adjoint involution on EndD(V){\displaystyle \operatorname {End} _{D}(V)}, then Sp(EndD(V),τh){\displaystyle \mathrm {Sp} (\operatorname {End} _{D}(V),\tau _{h})} is a classical group of type Cn{\displaystyle C_{n}}; over R{\displaystyle \mathbb {R} } with D=H{\displaystyle D=\mathbb {H} } this construction gives the groups Sp(p,q){\displaystyle \mathrm {Sp} (p,q)};[49][51]
  • if s{\displaystyle s} is a nondegenerate skew-Hermitian form over D{\displaystyle D}, the adjoint involution on EndD(V){\displaystyle \operatorname {End} _{D}(V)} is of orthogonal type, and the associated orthogonal and spin groups are nonsplit forms of types Bn{\displaystyle B_{n}} or Dn{\displaystyle D_{n}}; over R{\displaystyle \mathbb {R} } with D=H{\displaystyle D=\mathbb {H} }, the even-dimensional case yields SO(2n){\displaystyle \mathrm {SO} ^{*}(2n)}.[49][51]

Notes

  1. Rossmann 2002
  2. Goodman & Wallach 2009
  3. 1234Humphreys, James E. (1975). Linear Algebraic Groups. Springer-Verlag.
  4. 123456Springer, Tonny A. (1998). Linear Algebraic Groups (2nd ed.). Birkhäuser.
  5. 123Taylor, Donald E. (1992). The Geometry of the Classical Groups. Heldermann Verlag.
  6. 123Humphreys, James E. (2006). Modular Representations of Finite Groups of Lie Type. Cambridge University Press.
  7. Weyl 1939
  8. Wybourne, B. G. (1974). Classical Groups for Physicists, Wiley-Interscience. ISBN 0471965057.
  9. Goodman & Wallach 2009
  10. 12Dieudonné, Jean (1971). La géométrie des groupes classiques. Springer-Verlag.
  11. Rossmann 2002
  12. 12345Knus, Max-Albert (1991). Quadratic and Hermitian Forms over Rings. Springer-Verlag.
  13. Goodman & Wallach 2009
  14. Rossmann 2002 pp. 91–107.
  15. Goodman & Wallach 2009 pp. 1–16.
  16. Rossmann 2002 pp. 91–93.
  17. Goodman & Wallach 2009 pp. 9–11.
  18. Rossmann 2002 pp. 92–93.
  19. Rossmann 2002 pp. 91–93.
  20. Rossmann 2002 pp. 104–107.
  21. Goodman & Wallach 2009 pp. 9–11.
  22. Rossmann 2002 pp. 104–107.
  23. غودمان ووالاش 2009 ص. 84.
  24. غودمان ووالاش 2009 ص. 84.
  25. روسمان 2002 ص. 106–109.
  26. روسمان 2002 ص. 106–109.
  27. روسمان 2002 ص. 110–111.
  28. روسمان 2002 ص. 108–111.
  29. روسمان 2002 ص. 109–110.
  30. روسمان 2002 ص. 109–110.
  31. روسمان 2002 ص. 111–113.
  32. روسمان 2002 ص. 111–113.
  33. روسمان 2002 ص. 111–113.
  34. روسمان 2002 ص. 111–113.
  35. روسمان 2002 ص. 94–95.
  36. روسمان 2002 ص. 94–95.
  37. غودمان ووالاش 2009 ص. 7–9، 84–86.
  38. غودمان ووالاش 2009 ص. 9–10.
  39. غودمان ووالاش 2009 ص. 84.
  40. غودمان ووالاش 2009 ص. 10–11.
  41. غودمان ووالاش 2009 ص. 15–16.
  42. غودمان ووالاش 2009 ص. 10–11.
  43. غودمان ووالاش 2009 ص. 10–11.
  44. غودمان ووالاش 2009 ص. 16-17.
  45. "المجموعة المتعامدة" . موسوعة الرياضيات .
  46. 1 2 كنوس، ماكس-ألبرت ؛ ميركورجيف، ألكسندر ؛ روست، ماركوس ؛ تيغنول، جان-بيير (1998). كتاب الالتفافات . منشورات ندوة الجمعية الرياضية الأمريكية. المجلد 44. الجمعية الرياضية الأمريكية. ISBN  978-0-8218-0904-4.
  47. "المجموعة الكلاسيكية الخطية" . موسوعة الرياضيات .
  48. ١ ٢ ٣ ٤ ٥ ٦ ٧ ٨ ٩ ١٠ ١١ ١٢ ١٣ ١٤ كنوس، ماكس-ألبرت؛ ميركورجيف، ألكسندر؛ روست، ماركوس؛ تيغنول، جان-بيير (١٩٩٨). كتاب الالتفافات . منشورات ندوة الجمعية الرياضية الأمريكية. المجلد ٤٤. الجمعية الرياضية الأمريكية. الصفحات ٣٤٦-٣٥١ ، ٣٦٣-٣٦٨ . ISBN   978-0-8218-0904-4.
  49. 1 2 3 4 5 6 7 8 ميلن، جيمس س. (2006). "المجموعات الجبرية والمجموعات الحسابية" (ملف PDF) . القسم 27، الصفحات 192-200 . تاريخ الاسترجاع: 29-03-2026 .
  50. 1 2 كنوس، ماكس-ألبرت؛ ميركورجيف، ألكسندر؛ روست، ماركوس؛ تيغنول، جان-بيير (1998). كتاب الالتفافات . منشورات ندوة الجمعية الرياضية الأمريكية. المجلد 44. الجمعية الرياضية الأمريكية. الصفحات 187، 203-204 . ISBN   978-0-8218-0904-4.
  51. 1 2 3 4 غودمان ووالاش 2009
  52. ميلن، جيمس س. (2006). "المجموعات الجبرية والمجموعات الحسابية" (ملف PDF) . الاقتراح 27.14 والنظرية 27.16، الصفحات 197-199 . تاريخ الاسترجاع: 29-03-2026 .

مراجع